2.7 Електроконтактне наплавлення та наплавлення тертям

Це різновид електроконтактного зварювання при якому нагрівання відновлюваної деталі та наплавленого металу здійснюється теплом, що виділяється у зоні їх контакту, від проходження електричного струму.

Є два різновиди процесу:

– наплавлення дроту (стрічки);

– наплавлення металевих порошків.

Струм за допомогою спеціальних переривників подається короткочасними імпульсами (0,04...0,08 с), які і приварюють дріт (стрічку) окремими точками на поверхню відновлюваної деталі. Металевий зв’язок утворюється в результаті часткового розплавлення поверхневих шарів металу, явищ дифузії і схоплювання.

Ролик виготовляють з міді або хромистої бронзи. Режими при наплавленні:

– сила струму - 4...20 кА;

– напруга - 1 ...8 В;

– тиск ролика - 60 МПа;

– товщина відновлюваного шару - 0.1 ... 1.5 mm;

– продуктивність - 100 ... 150 см² / хв.

1– ролик; 2 – наплавлюваний метал; 3 – трансформатор;

4 – наплавлений шар металу; 5 – відновлювана деталь

Рисунок 2.9 – Електроконтактне наплавлення

Процес електроконтактного наплавлення металевих порошків схожий на процес наплавлення дроту або металевої стрічки. Замість дроту (стрічки) у клиноподібний простір між деталлю та роликом з дозуючого пристрою подається металевий порошок. Найбільш широко використовують залізні порошки ПЖ–3, ПЖ–5, а також порошки, які складаються з карбідів і боридів хрому КБХ.

Суть процесу наплавлення тертям, полягає у плавленні металу, що наноситься, за рахунок тепла, яке виникає під час тертя і з'єднанні його з деталлю при підвищеній температурі і тиску.

І – аксіальна; ІІ – радіальна;

а – наплавлення на внутрішню поверхню; б – наплавлення на зовнішню поверхню; г – наплавлення на торцеву поверхню;

1– деталь; 2 – інструмент; 3 – наплавлюваний метал до наплавлення; 4 – наплавлений метал; 5 – пристосування

Рисунок 2.10 – Принципові схеми наплавлення тертям

Метал, що наносять, засипають у пристосування у гранульованому виді або вигляді стружки, плавлять у закритому пристосуванні за рахунок тертя металу, що наносять, до деталі, яку відновлюють. Тертя відбувається за рахунок обертання відновлюваної деталі відносно металу, що наноситься, та інструменту. З допомогою стискаючих зусиль, які направлені паралельно осі обертання (при даній схемі) забезпечується тиск на масу наплавленого металу. Основною вимогою є те, що відновлювана деталь та інструмент повинні мати більш високу температуру плавлення ніж метал, що наноситься.

При досягненні інструментом 2 крайнього положення, яке відповідає заданому розміру відновлення Н шару металу, що наноситься, обертач деталі зупиняється, а розплавлений метал кристалізується під дією тиску інструменту. В результаті отримується наплавлене металеве з'єднання високої міцності. Існують різні схеми наплавлення тертям у залежності від відновлюваної поверхні. Основними технологічними параметрами наплавлення тертям є – швидкість обертання, тиск на поверхні тертя. Величини цих параметрів визначаються фізичними характеристиками основного та наплавленого матеріалів, зокрема температурою плавлення та коефіцієнтом тертя. Встановлено, що під час наплавлення кольорових металів (бронза, латунь) на поверхні стальних або чавунних деталей, оптимальні значення цих параметрів V = 2.5...6 м/с; Р = 2...6 кгс/мм². Час наплавлення залежить від параметрів процесу, площі наплавленої поверхні, перерізу заготовки, товщини шару металу, що наноситься, та їх теплофізичних характеристик. Область оптимальних розмірів відновлюваних деталей обмежується діаметром відновлюваної поверхні D = 30...80 mm, довжиною від 30 до 100 мм. При цьому рекомендується відношення: H/D <= 2 при відновлюванні бокових поверхонь; Н/D <= 1/2 при наплавленні торцевої поверхні.

Наплавлення тертям у порівнянні з іншими способами відновлення деталей має наступні переваги:

– відсутність розплавлення основного металу, з якого виготовлена деталь для відновлення;

– відсутність перегрівання наплавленого металу;

– відсутність їх перемішування;

–стабільність хімічного складу і збереження вихідних механічних властивостей у наплавленому шарі;

– отримання надійного з'єднання основного і наплавленого металів;

– висока економічність технологічного процесу.

До недоліків процесу слід віднести:

– неможливість наносити метал більш тугоплавкий ніж основний;

– обмежені розміри наплавлених поверхонь та необхідність виготовлення спеціальних пристосувань або вкладишів для цих пристосувань, при необхідності відновлення деталей різного типу.

Використовують цей спосіб наплавлення для відновлення зношених поверхонь, виготовлення біметалевих деталей, а також для поверхневого зміцнення деталей. Найбільш ефективний цей процес для відновлення деталей типу втулок.

Наприклад втулка підшипника ковзання відремонтована напиленням на стальну заготовку 1 антифрикційного шару латуні 2.

Перевагами цього способу є:

– висока продуктивність;

– мала зона термічного впливу (до 0.3 мм);

– малі деформації деталі;

– можливість приварювання твердосплавних покрить.

Область застосування – спеціалізовані ремонтні підприємства з великою програмою ремонту та відновлення деталей.